CN207646932U - 一种弧形板、波形钢板及弹簧组合耗能软钢阻尼器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种弧形板、波形钢板及弹簧组合耗能软钢阻尼器，包括上下端板、弧形带中部竖缝软钢板、角部双向弧形软钢板、端部波形软钢板、中部波形软钢核心筒和核心筒内嵌耗能弹簧；弧形带中部竖缝软钢板和角部双向弧形软钢板通过竖向螺栓孔中的高强螺栓连接，端部波形软钢板和中部波形软钢核心筒通过水平向螺栓孔中的高强度螺栓连接并连接墙内预制连接件，核心筒内嵌耗能弹簧放入中部波形软钢核心筒内空腔中。本实用新型的阻尼器相比于传统阻尼器有更好的减震、隔震的效果且便于破坏后的更换，部件间由螺栓或螺杆连接，从而避免了钢材在焊接时产生的焊接残余应力并减小钢材发生脆性破坏的可能性。

Description

一种弧形板、波形钢板及弹簧组合耗能软钢阻尼器

技术领域

本实用新型属于土木工程抗震与减震领域，主要涉及结构减震控制系统中的金属耗能阻尼器，具体涉及可以用于柱脚处的一种弧形板、波形钢板及弹簧组合耗能软钢阻尼器。

背景技术

金属阻尼器尤其是软钢阻尼器是一种良好的减震隔震构件，由于金属在进入塑性状态后具有良好的滞回特性，并在弹塑性变形过程中吸收大量能量，因而被用来制造不同类型和构造的耗能减震器。从受力形式上可分为轴向屈服型、剪切屈服型、弯曲屈服型和扭转屈服型阻尼器，已有的耗能阻尼器有以下这几种：X形和三角形耗能器、扭转梁耗能器、弯曲梁耗能器、U型钢板耗能器、钢棒耗能器、圆环耗能器、双圆环耗能器和加劲圆环耗能器等。相比于粘弹型、摩擦型、粘滞液体型等其他类型阻尼器，金属阻尼器易加工、滞回性能稳定、易于更换、造价及维护费用低廉，因此被广泛应用于工程结构的抗震加固和修复领域。

随着超高层建筑的相继建成，不可忽略的是此类超高层建筑受到地震作用下结构振动幅度过大，影响日常使用，更甚者造成结构的破坏，对人们的生命安全造成威胁，因此，减少大型结构的振幅成为人们要解决的问题。阻尼器，是以提供振动的阻力来耗减振动能量的装置，目前已经被广泛应用于工程实际，但由于技术原因，目前用于建筑结构的阻尼器大多是单向耗能，大大限制了其实际耗能减震的效果。

目前实际工程中的柱结构在地震作用下，柱底部区域发生了严重破坏，虽然柱结构不会发生整体倒塌，然而震后修复工作难以进行，所以提出柱的减震隔震是有必要的，现在的做法通常是在柱脚安装阻尼器，已实现减震隔震的效果，然而现在的阻尼器减震隔震的效果不明显，而且破坏后不易更换。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种弧形板、波形钢板及弹簧组合耗能软钢阻尼器，该阻尼器的减震隔震较好，解决了阻尼器仅在一个方向上的耗能减震的问题，而且破坏后易更换。

为了达到上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：

一种弧形板、波形钢板及弹簧组合耗能软钢阻尼器，包括上端板、下端板、弧形带中部竖缝软钢板、角部双向弧形软钢板、端部波形软钢板、中部波形软钢核心筒和核心筒内嵌耗能弹簧，上端板和下端板上下平行且正对；

中部波形软钢核心筒设置在上端板和下端板之间，上下两端分别与上端板和下端板螺栓连接，中部波形软钢核心筒与上端板和下端板同轴；

核心筒内嵌耗能弹簧设置在中部波形软钢核心筒的内腔，上下两端分别与上端板和下端板相抵；

中部波形软钢核心筒的周向均匀设置有若干个端部波形软钢板，端部波形软钢板的上下两端分别与上端板和下端板螺栓连接；

上端板和下端板每条对应边的中部设置一个弧形带中部竖缝软钢板，在弧形带中部竖缝软钢板的两侧各设置一个角部双向弧形软钢板，中部竖缝软钢板和角部双向弧形软钢板的上下两端分别于上端板和下端板的螺栓连接。

上端板的下表面和下端板的上表面的中心均开设有中部方形凹槽，中部方形凹槽的四个侧面上均开设有水平螺栓孔，水平螺栓孔的端部延伸至上端板和下端板的侧面；中部波形软钢核心筒的端部嵌入所述中部方形凹槽中，水平螺栓孔中设有用于将中部波形软钢核心筒、上端板和下端板连接在一起的螺栓。

上端板的下表面和下端板的上表面的中部均开设有边部矩形凹槽，边部矩形凹槽沿上端板和下端板侧面向内延伸开设；

边部矩形凹槽靠近上端板和下端板中部的侧面上开设有水平螺栓孔，端部波形软钢板的两端分别与边部矩形凹槽的该侧面螺栓连接；

边部矩形凹槽的底部开设有竖向螺栓孔，弧形带中部竖缝软钢板的两端嵌入边部矩形凹槽中，并通过螺栓与边部矩形凹槽底部的竖向螺栓孔分别与上端板和下端板螺栓连接。

上端板的下表面和下端板的下表面的四角均开设有角部方形凹槽，角部方形凹槽沿上端板和下端板侧面向内延伸开设，角部方形凹槽的底边开设有竖向螺栓孔；上端板和下端板邻边上相邻的两个角部双向弧形软钢板的两端嵌入角部方形凹槽中，并通过螺栓与上端板和下端板连接。

角部双向弧形软钢板的两端均设置为45°斜角。

中部波形软钢核心筒包括四片竖波波形钢板，四片竖波波形钢板围成角部不封闭的箱形结构。

端部波形软钢板采用竖波波形钢，端部波形软钢板与中部波形软钢核心筒的侧面正对且平行。

弧形带中部竖缝软钢板中部沿长度方向开设若干条竖向平行缝。

弧形带中部竖缝软钢板、角部双向弧形软钢板、端部波形软钢板、中部波形软钢核心筒和核心筒内嵌耗能弹簧的材质均采用屈服强度为100MPa～190Mpa的软钢，上端板和下端板的材质均为Q235钢。

上端板和下端板上还开设有用于与外部结构连接的螺栓孔。

本实用新型具有如下显著的优点：

本实用新型阻尼器的耗能部位由三部分组成，第一部分为由弧形带中部竖缝软钢板和角部双向弧形软钢板形成的弧形钢板耗能部分；第二部分为由端部波形软钢板和中部波形软钢核心筒形成的波形钢板耗能部分；第三部分为核心筒内嵌耗能弹簧形成的弹簧耗能部分，本实用新型的阻尼器利用弧形板、波形钢板及弹簧进行组合耗能，使其在竖直方向有良好的耗能能力；同时，因本实用新型的阻尼器是装配式结构，中部波形软钢核心筒的上下两端分别与上端板和下端板螺栓连接，端部波形软钢板的上下两端分别与上端板和下端板螺栓连接，中部竖缝软钢板和角部双向弧形软钢板的上下两端分别与上端板和下端板的螺栓连接，通过螺栓连接能够避免钢材在焊接时产生的焊接残余应力并减小钢材发生脆性破坏的可能性，而且在震后若仅有某个部件破坏，可以通过拆卸螺栓或螺杆更换破坏的部件的方法，快速恢复阻尼器的耗能作用。

进一步的，中部波形软钢核心筒通过四片竖波波形钢板围成角部不封闭的箱形结构，该结构的中部波形软钢核心筒利用“手风琴效应”吸收地震时墙角拉压变形产生的能量。

进一步的，上端板和下端板上还开设有用于与外部结构连接的螺栓孔，使得本实用新型的阻尼器能够与外部结构采用螺栓连接，使得连接稳定，且在地震作用后可以有效快速更换，达到连接更换简易的目的。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图。

图2为本实用新型的纵向剖面图

图3为本实用新型的横剖面第一三维图。

图4为本实用新型的横剖面第二三维图。

图5为本实用新型的俯视图。

图6为本实用新型第一应用示意图。

图7为本实用新型第二应用示意图。

图中：1-上端板；2-下端板；3-弧形带中部竖缝软钢板；4-角部双向弧形软钢板；5-端部波形软钢板；6-中部波形软钢核心筒；7-核心筒内嵌耗能弹簧；8-竖向螺栓孔；9-水平螺栓孔；10-柱；11-阻尼器安装腔；12-组合耗能软钢阻尼器；13-预置连接板；14-基础。

具体实施方式

遵从上述技术方案，以下给出本实用新型的具体实例，需要说明的是本实用新型并不局限于以下具体实例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本实用新型的保护范围。

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1至图5所示，本实用新型的弧形板、波形钢板及弹簧组合耗能软钢阻尼器，包括上端板1、下端板2、弧形带中部竖缝软钢板3、角部双向弧形软钢板4、端部波形软钢板5、中部波形软钢核心筒6和核心筒内嵌耗能弹簧7，上端板1和下端板2上下平行且正对，上端板1和下端板2上还开设有用于与外部结构连接的螺栓孔；

中部波形软钢核心筒6包括四片竖波波形钢板，四片竖波波形钢板围成角部不封闭的箱形结构，中部波形软钢核心筒6的每个侧面与上端板1和下端板2对应边平行；端部波形软钢板5采用竖波波形钢，中部波形软钢核心筒6侧面的每个竖波波形钢板对应设置一个端部波形软钢板5，端部波形软钢板5与中部波形软钢核心筒6的侧面正对且平行；

中部波形软钢核心筒6设置在上端板1和下端板2之间，中部波形软钢核心筒6与上端板1和下端板2同轴，上端板1的下表面和下端板2的上表面的中心均开设有中部方形凹槽，中部方形凹槽的四个侧面上均开设有水平螺栓孔9，水平螺栓孔9的端部延伸至上端板1和下端板2的侧面；中部波形软钢核心筒6的端部嵌入所述中部方形凹槽中，水平螺栓孔9中设有用于将中部波形软钢核心筒6、上端板1和下端板2连接在一起的螺栓；

核心筒内嵌耗能弹簧7设置在中部波形软钢核心筒6的内腔，上下两端分别与上端板1和下端板2相抵；

上端板1和下端板2每条对应边的中部设置一个弧形带中部竖缝软钢板3，在弧形带中部竖缝软钢板3的两侧各设置一个角部双向弧形软钢板4，弧形带中部竖缝软钢板3中部沿长度方向开设若干条竖向平行缝；

上端板1的下表面和下端板2的上表面的中部均开设有边部矩形凹槽，边部矩形凹槽沿上端板1和下端板2侧面向内延伸开设；

边部矩形凹槽靠近上端板1和下端板2中部的侧面上开设有水平螺栓孔，端部波形软钢板5的两端分别与边部矩形凹槽的该侧面螺栓连接；

边部矩形凹槽的底部开设有竖向螺栓孔8，弧形带中部竖缝软钢板3的两端嵌入边部矩形凹槽中，并通过螺栓与边部矩形凹槽底部的竖向螺栓孔8分别与上端板1和下端板2螺栓连接；

上端板1的下表面和下端板2的下表面的四角均开设有角部方形凹槽，角部方形凹槽沿上端板1和下端板2侧面向内延伸开设，角部方形凹槽的底边开设有竖向螺栓孔8；上端板1和下端板2邻边上相邻的两个角部双向弧形软钢板4的两端嵌入角部方形凹槽中，并通过螺栓与上端板1和下端板2连接，上端板1和下端板2邻边上相邻的两个角部双向弧形软钢板4相互垂直，角部双向弧形软钢板4的两端均设置为45°斜角，使得两个角部双向弧形软钢板4的端部能同时嵌入角部方形凹槽的底部并与底面接触，使得角部双向弧形软钢板4的连接更可靠，承力效果好。

本实用新型的弧形带中部竖缝软钢板3、角部双向弧形软钢板4、端部波形软钢板5、中部波形软钢核心筒6和核心筒内嵌耗能弹簧7的材质均采用屈服强度为100MPa～190Mpa的软钢，上端板1和下端板2的材质均为Q235钢；上端板1和下端板2上的中部方形凹槽、边部矩形凹槽和角部方形凹槽的开设均在工厂直接预制加工。

本实用新型的中部波形软钢核心筒6有四片竖波波形钢板，四片竖波波形钢板组成一个角部不封闭的箱形，中部波形软钢核心筒6能够同时发生平面外的变形，利用“手风琴效应”吸收地震时墙角拉压变形产生的能量；

中部波形软钢核心筒6内部的空腔放置核心筒内嵌耗能弹簧7，一方面，核心筒内嵌耗能弹簧7为波形钢板提供内侧支撑，另一方面，中部波形软钢核心筒6能够协助中部的核心筒内嵌耗能弹簧7变形耗能；

端部波形软钢板5能够利用“手风琴效应”协助外侧弧形带中部竖缝软钢板3和内侧中部波形软钢核心筒6耗能；

弧形带中部竖缝软钢板3在中部开竖向平行缝，竖向平行缝能够降低弧形带中部竖缝软钢板3的刚度，提供更好的竖向拉压变形能力。

本实用新型提供的阻尼器在使用时，将其放置于柱脚处即塑性区域，能够提高柱的变形能力从而有效地保护柱脚免遭破坏，震后对柱脚内阻尼器的更换，大大提高了建筑物震后恢复使用的能力，其经济性和实用性更强。

本实用新型阻尼器的具体应用如下：

如图6所示，柱10四角的底部区域预留有阻尼器安置腔11，上述阻尼器12安装在阻尼器安置腔11内，阻尼器安置腔11是根据地震作用的能量大小和地震作用下柱脚易发生破坏的塑性区域确定。柱10因被挖去一定的空间，承载能力下降，通过减小阻尼器12平行高度范围内的柱10水平分布钢筋间距来补偿损失的承载力。装入阻尼器12的承载力与原完好柱承载力基本持平，耗能能力远远大于原被替换的柱脚处的耗能能力。阻尼器12的尺寸根据阻尼器安置腔11的大小确定。

如图7所示，本实用新型所述的阻尼器12也可独立放在截面较小的柱10下作为一种柱与基础14柔性连接并隔振耗能的形式。

上述可更换的多向耗能软钢阻尼器全部组成部件均采用螺杆或螺栓连接，其主要耗能部位在地震发生后，首先产生塑性变形耗能，保证结构自身不受破坏，震后即可对阻尼器或部分破坏部件进行拆卸和更换。

Claims (10)

1.一种弧形板、波形钢板及弹簧组合耗能软钢阻尼器，其特征在于，包括上端板(1)、下端板(2)、弧形带中部竖缝软钢板(3)、角部双向弧形软钢板(4)、端部波形软钢板(5)、中部波形软钢核心筒(6)和核心筒内嵌耗能弹簧(7)，上端板(1)和下端板(2)上下平行且正对；

中部波形软钢核心筒(6)设置在上端板(1)和下端板(2)之间，上下两端分别与上端板(1)和下端板(2)螺栓连接，中部波形软钢核心筒(6)与上端板(1)和下端板(2)同轴；

核心筒内嵌耗能弹簧(7)设置在中部波形软钢核心筒(6)的内腔，上下两端分别与上端板(1)和下端板(2)相抵；

中部波形软钢核心筒(6)的周向均匀设置有若干个端部波形软钢板(5)，端部波形软钢板(5)的上下两端分别与上端板(1)和下端板(2)螺栓连接；

上端板(1)和下端板(2)每条对应边的中部设置一个弧形带中部竖缝软钢板(3)，在弧形带中部竖缝软钢板(3)的两侧各设置一个角部双向弧形软钢板(4)，中部竖缝软钢板(3)和角部双向弧形软钢板(4)的上下两端分别与上端板(1)和下端板(2)的螺栓连接。

2.根据权利要求1所述的阻尼器，其特征在于，上端板(1)的下表面和下端板(2)的上表面的中心均开设有中部方形凹槽，中部方形凹槽的四个侧面上均开设有水平螺栓孔(9)，水平螺栓孔(9)的端部延伸至上端板(1)和下端板(2)的侧面；中部波形软钢核心筒(6)的端部嵌入所述中部方形凹槽中，水平螺栓孔(9)中设有用于将中部波形软钢核心筒(6)、上端板(1)和下端板(2)连接在一起的螺栓。

3.根据权利要求1所述的阻尼器，其特征在于，上端板(1)的下表面和下端板(2)的上表面的中部均开设有边部矩形凹槽，边部矩形凹槽沿上端板(1)和下端板(2)侧面向内延伸开设；

边部矩形凹槽靠近上端板(1)和下端板(2)中部的侧面上开设有水平螺栓孔，端部波形软钢板(5)的两端分别与边部矩形凹槽的该侧面螺栓连接；

边部矩形凹槽的底部开设有竖向螺栓孔(8)，弧形带中部竖缝软钢板(3)的两端嵌入边部矩形凹槽中，并通过螺栓与边部矩形凹槽底部的竖向螺栓孔(8)分别与上端板(1)和下端板(2)螺栓连接。

4.根据权利要求1所述的阻尼器，其特征在于，上端板(1)的下表面和下端板(2)的下表面的四角均开设有角部方形凹槽，角部方形凹槽沿上端板(1)和下端板(2)侧面向内延伸开设，角部方形凹槽的底边开设有竖向螺栓孔(8)；上端板(1)和下端板(2)邻边上相邻的两个角部双向弧形软钢板(4)的两端嵌入角部方形凹槽中，并通过螺栓与上端板(1)和下端板(2)连接。

5.根据权利要求4所述的阻尼器，其特征在于，角部双向弧形软钢板(4)的两端均设置为45°斜角。

6.根据权利要求1所述的阻尼器，其特征在于，中部波形软钢核心筒(6)包括四片竖波波形钢板，四片竖波波形钢板围成角部不封闭的箱形结构。

7.根据权利要求1所述的阻尼器，其特征在于，端部波形软钢板(5)采用竖波波形钢。

8.根据权利要求1所述的阻尼器，其特征在于，弧形带中部竖缝软钢板(3)中部沿长度方向开设若干条竖向平行缝。

9.根据权利要求1-8任意一项所述的阻尼器，其特征在于，弧形带中部竖缝软钢板(3)、角部双向弧形软钢板(4)、端部波形软钢板(5)、中部波形软钢核心筒(6)和核心筒内嵌耗能弹簧(7)的材质均采用屈服强度为100MPa～190Mpa的软钢，上端板(1)和下端板(2)的材质均为Q235钢。

10.根据权利要求1所述的阻尼器，其特征在于，上端板(1)和下端板(2)上还开设有用于与外部结构连接的螺栓孔。